CN107771290A - 磁耦合高分辨率核磁分辨探针和使用方法 - Google Patents

磁耦合高分辨率核磁分辨探针和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使空置线圈与主线圈电感耦合以提供双共振电路的方法和装置，没有与主线圈电容耦合的缺点。在本发明的实施例中，电感耦合线圈可用于实现双调谐电路。在本发明的一个实施例中，电路使用电感耦合来实现用于1H、19F和13C实验的双共振电路，其中三个核中的一个被观测，另外两个被去耦。在本发明的一个实施例中，枢轴或分路器可用于使空置线圈与主线圈耦合和去耦。

Description

磁耦合高分辨率核磁分辨探针和使用方法
优先权要求
本申请要求2015年4月15日提交的发明人为艾伯特·泽恩斯、发明名称为“用于HFC测量的使用双探针的NMR分析(NMR ANALYSIS USING A DUAL PROBE FOR HFCMEASUREMENTS)”的美国临时专利申请No.62/148,13的优先权，其全部内容在此引入。
技术领域
本发明涉及利用射频(RF)信号使用磁耦合来监测高分辨率核磁分辨探针中的双核的方法和装置。
背景技术
化合物的结构阐释，无论是合成产物还是天然来源的提取物通常都需要很多分析技术。红外光谱、质谱和核磁共振(NMR)光谱可以提供广泛的化学信息。NMR可以提供结构信息以及有关分子间和分子内动力学的信息。从大蛋白的三维结构测定到从组合合成物分析非常少量的产物都是NMR的应用范围。此外，NMR是一种无损伤分析方法。
高分辨率NMR探针通常具有用于第一核物质的照射和检测的“内线圈”和用于照射一种或多种其它核物质的与内线圈同轴的第二较大线圈。两个线圈定向成彼此成90°角以使两个线圈之间的耦合最小化。之前已经使用电容耦合来形成用于1H-2H、13C-15N和1H-19F的双调谐高分辨率NMR探针。
在授予Damadian的美国专利第3,789,832号中描述了一种用于成像的方法，其中通过施加空间不均匀的静态磁场来实现空间定位，其中在静态场的小均匀区域中测量信号。在授予Wind等人的美国专利第4,301,410号中公开了一种利用NMR光谱技术旋转成像固体的方法，其中围绕与NMR静态外部磁场成特定角度的轴来旋转样品，具有与样品旋转轴相关的空间分布的磁场梯度与样品同步旋转。在授予Ackerman的美国专利第4,654,593号中，NMR成像方法使用位于RF激发线圈的场中的非磁性运动物体和如下所述的磁场，即该物体在该磁场中具有低导电性从而在NMR频率下对电磁辐射基本透明，而且该非磁性物体在产生横向磁化的同时进行周期性运动，并在指定的方向上对移动的非磁性物体施加短时间的相位编码磁场梯度脉冲，磁场梯度在此处被关闭，检测到自由感应衰减信号。在授予Cory等人的美国专利第5,227,724号中公开了一种用于测量沿两个正交方向的分子传输程度分布，并进一步测量分子传输的各向异性的方法。在授予Cory等人的依法登记的发明第H1218号中公开了一种NMR成像方法，其中使用脉冲磁场梯度改变样品与接收器装置的空间耦合，样品相对于接收器装置移动，或者接收器装置与样品的空间耦合被电子改变。Kuhns,P.L.等人描述了为了共振电路的串联连接调谐而使用电感耦合，J.Magnetic Resonance，“Inductive Coupling and Tuning in NMR Probes:Applications”，78(1988)69-76。Hoult,D.I.和Tomanek,B描述了互感线圈的使用并研究了场强、损耗和信噪比，“Use ofMutually Inductive Coupling in probe Design”，Concepts in Magnetic Resonance，15(4)(2002)262-285，Wiley Periodicals,Inc.。
发明内容
NMR领域的一个新问题是现有技术的器件使用电容耦合产生双调谐的NMR探针，其不能为许多用途，特别是对于获得复合分子的NMR光谱，提供足够的灵敏度。通过创建一种新型的电感耦合线圈解决了这个问题，该线圈可以提供双共振电路而没有现有技术线圈的缺点。因此，在本发明的各实施例中，可以使用电感耦合线圈来实现双调谐电路。在本发明的各种实施例中，电路使用电感耦合来实现用于1H、19F、13C(即HFC)实验或这些实验的一些子集(即，1H{19F}或19F{1H})的双共振电路，其中三个核中的一个被观测，另外两个被去耦。
附图说明
对本发明的具体实施方式进行说明。其它方面可以从附图看出，其中：
图1是Haase电路的示意图。
图2A是根据本发明的一个实施例的磁耦合共振器的示意图。
图2B是根据本发明的一个实施例的、通过使电感线圈分离而去耦的图2A所示的磁耦合共振器的示意图。
图2C是根据本发明的一个实施例的、通过改变一个电感线圈相对于另一个电感线圈的取向而去耦的图2A所示的磁耦合共振器的示意图。
图2D是根据本发明的一个实施例的、通过改变一个电感线圈相对于另一个电感线圈的取向而去耦的图2A所示的磁耦合共振器的示意图。
图2E是根据本发明的一个实施例的、通过在电感线圈之间引入金属网屏而去耦的图2A所示的磁耦合共振器的示意图。
图3是在样品电感器和电容器C3a和C3b之间具有延伸引线的改进的Haase电路的示意图。
图4示出了样品室的横截面视图，其中空置线圈经由旋转枢轴而与未耦合位置大致成45度角。
图5是空置线圈部件的示意图，其中在将蓝宝石芯片电容器焊接到空置线圈环的镀锡部分之后，把蓝宝石芯片的自由端安装在薄的开槽的氧化铝棒上。
图6是空置线圈和主线圈在一起的示意图，为了清楚起见，省略了主线圈的一些垂直元件。
图7A是根据本发明的一个实施例的、图2中的电路的耦合模式的曲线图。
图7B是根据本发明的一个实施例的、图2中的电路的非耦合模式的曲线图。
图8A示出了根据本发明的一个实施例的、观测到的1H的耦合版本的RF均匀性图。
图8B示出了根据本发明的一个实施例的、观测到的1H的非耦合版本的RF均匀性图。
图9A示出了没有19F去耦的观测到的1H的NMR光谱。
图9B示出了有19F去耦的1H的NMR光谱。
图10A示出了没有1H去耦的观测到的19F的NMR光谱。
图10B示出了有1H去耦的19F的NMR光谱。
图11A示出了没有去耦的观测到的13C的NMR光谱。
图11B示出了有1H去耦的13C的NMR光谱。
图11C示出了有19F去耦的13C的NMR光谱。
图11D示出了有1H和19F去耦的13C的NMR光谱。
图12A示出了观测到的19F{1H,13C}的HSQC图。
图12B示出了观测到的19F{13C}的HSQC图。
图13A示出了观测到的1H{19F,13C}的HSQC图。
图13B示出了观测到的1H{13C}的HSQC图。
图14是空置频率相对于电路填充因子的平方根的曲线图，其中主线圈的共振和耦合因子都与规定的空置共振一起调整以提供所需的1H和19F频率。
具体实施方式
连接词“包含”与“包括”或“特征在于”同义，是包容性或开放性的，不排除额外的、未记载的要素或方法步骤。
连接短语“由……构成”排除了权利要求中未规定的任何要素、步骤或组分，但不排除与本发明无关的额外部件或步骤，例如组合物通常带有的杂质。
连接短语“基本上由……构成”把权利要求的范围限制在规定的材料或步骤、以及不严重影响要求保护的发明的基本和新颖特征的那些材料或步骤。
“被部署”是指被固定、附加、粘贴、插入、放置或以其它方式相关联。
质量因子(Q)定义为存储在部件中的能量与由部件消耗的能量的比率。无负载Q(Qu)是没有负载时测到的Q。
“盒”是指用于容纳一种或多种均质或非均质的液体、气体或固体样品的容器。
网屏是指两个或多个连接的细丝、网格、网栅或薄片。在本发明的各种实施例中，网屏包括三个或更多个连接的细丝，其中至少一根细丝与另一根细丝大致正交。网屏厚度大于约20微米且小于约1厘米，其中“大致”和“约”指±20％。金属网屏是用细丝、网格、网栅或薄片阻挡磁性耦合的网屏。
分路器是指允许电感线圈相对于另一个电感线圈移动的平台。分路器可以是平移分路器235(例如参见图2A和图2B)或旋转分路器255(例如参见图2C或图2D)。
细丝是指直径大于约20微米且小于约1厘米的线，其中约指±20％。
金属包括锂、铍、硼、碳、氮、氧、钠、镁、铝、硅、磷、硫、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铷、锶、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、锑、碲、铯、钡、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、铊、铅、铋、钋、钫和镭中的一种或多种元素。
“激发”是指样品的核在静态磁场中的自旋排列被破坏，通过以自旋的拉莫尔频率施加垂直于磁场(B0)的RF脉冲，会出现这种情况。“性能”是指电路的信噪比。
“被部署”是指被固定、附加、粘贴、插入、放置或以其它方式相关联。储存器是指用于容纳液体、气体或固体样品中的一种或多种的容器。
在下面的描述中，将描述本发明的各个方面。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，用本发明的仅仅一些方面或所有方面都可以实现本发明。为了说明的目的，举出了具体的数字、材料和构造以提供对本发明的透彻理解。但是，对于本领域技术人员显而易见的是，没有这些具体细节也可以实施本发明。在其它的一些情形下，公知的特征被省略或简化，以便于理解本发明。
该描述的各部分将以数据处理术语例如数据、选择、检索、生成等来呈现，这与本领域技术人员通常采用的将其工作实质传达给其它技术人员的方式一致。如本领域技术人员所熟知的那样，这些量(数据、选择、检索、生成)采用电、磁或光信号的形式，其能够通过处理器及其子系统的电学、光学和/或生物学部件进行存储、传输、组合和其它操作。
按照对理解本发明最有帮助的方式，将各种操作依次描述为多个分散的步骤。但是，该描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必然按顺序进行。
根据面向对象编程范例中的示例性类别和/或对象来说明各实施例。对于本领域技术人员显而易见的是，可以使用任何数量的不同类别/对象来实施本发明，而不仅仅使用在此为了说明的目的而包括的那些类别/对象。
在附图中通过示例而非限制的方式来说明本发明的各方面，其中相似的附图标记表示相似的要素。应当注意，在本说明书中提及“一”或“一个”实施例时不一定指同一个实施例，而且这样的提法指至少一个。
对于各种样品和各种实验条件，对NMR技术使用电感耦合探针仍然存在困难。双探针电路不使用电感耦合来实现双调谐电路，而是使用电容耦合来实现所期望的调谐特性。
图1中示出了现有技术的双调谐1H、19F(H/F)电路的示例。这里使用采样线圈与空置线圈的电容耦合来产生两种模式，一种用于1H，另一种用于19F，其中L1 105是主线圈，L2110是空置线圈。图1描述了这种基本电路，其省略了可以是电容性或电感性的匹配部件。在本发明的一个实施例中，两个电感器L1 105和L2 110可以在使用电容器C1 115和C2 120对1H和19F观测到的频率之间的中间点附近共振。两个耦合电容器C3a 125和C3b 130被相等地调整以在1H和19F的期望频率下产生两种模式。
图2A示出了与图1所示的电容耦合电路相对应的电感耦合电路的示意图。图2A示出了根据本发明的一个实施例的、电容器C1 115和C2 120以及电感线圈L1 105和L2 110。图2B是根据本发明的一个实施例的、图2A所示的磁耦合共振器的示意图，其通过将电感线圈分离一段距离235而去耦。图2C是根据本发明的一个实施例的、图2A所示的磁耦合共振器的示意图，其通过利用平移改变一个电感线圈相对于另一个电感线圈的取向来去耦。图2D是根据本发明的一个实施例的、图2A所示的磁耦合共振器的示意图，其通过电感线圈、电容器和电路的旋转改变一个电感线圈相对于另一个电感线圈的取向(角度245)而去耦。如图2B、图2C和图2D所示，要移动的电感线圈可以带有分路器235、255或与分路器235、255相关联，以允许改变位置或取向。图2E是根据本发明的一个实施例的、图2A所示的磁耦合共振器的示意图，其通过在电感线圈之间引入金属网屏240而去耦。
在本发明的各实施例中，当进行两个电路之间的比较时，可以对L1和L2使用相同的电感。在本发明的其它实施例中，L1和L2可以具有不同的电感。在本发明的实施例中，可以选择L1和L2具有相同的电感以确保它们以相同的频率共振。在本发明的一个实施例中，可以通过改变共振频率来调节性能。在本发明的替代实施例中，通过改变无加载电感可以调节性能。在本发明的另一个实施例中，可以通过改变电感来调整性能。在本发明的一个实施例中，L1和L2可以是约15纳赫(nH)，此处的“约”对应于±2nH。这些电感器在共振时的无加载电感(Qu)约为440，此处的“约”指±5％。在该比较中使用的电容器具有足够低的损耗，可以由电感器中的电阻损耗确定共振器的主要无加载电感(Q)。
对于常规的高分辨率NMR探针，进行HFC实验的能力是非常需要的，因为通常在使用含氟的复杂分子时，需要确定哪一个19F或1H连接到特定的碳上。
出乎意料的是，发现通过使用电感耦合可以使布线最小化。使用电感耦合观测到优异的效果。使用电感耦合具有使布线量最小化的优点。在图1和图2的比较中，电感耦合优于电容耦合的主要优点之一是免于使用连接两个共振器的导线。对于高分辨率探针，采样线圈位于探针的单独的区域，远离调谐电容器和与探针相关联的其它电路元件，如锁和探针的宽带电路。如果使用电容耦合电路，从采样电感到电容器C3a和C3b的引线必须从采样电感器区域延伸到在探针内通常称为下绝缘体的部分的下方，该下绝缘体是分隔探针的两个部分的分隔件。
图3示出了图1的改进版本中的电容器C1 115、C2 120，L1 105和L2 110，其中示出了在采样电感器和电容器C3a 125、C3b 130之间的分隔件355。图3示出了采样电感器和分隔线之间的引线的长度增加。引线增加长度有许多负面影响。首先，向电路中引入额外的杂散电容。其次，引起与引线的额外电阻相关的额外损失。第三，这种电路中这些电容器(C3a125和C3b 130)的物理尺寸通常会干扰探针的其它部件。
与电容耦合电路的上述限制条件不同，电感耦合仅需要以这样的方式物理地移动空置线圈，即，该移动提供与采样线圈的耦合和去耦。空置线圈可以旋转，以使其与主线圈(采样线圈)正交，或者部分地与主线圈耦合。出乎意料的是，旋转空置线圈，而不是将空置线圈移入和移出耦合区域，更容易实现耦合。当将空置线圈旋转到耦合区域以实现电感耦合时，观测到优异的效果。通过将空置线圈旋转到耦合区域来实现电感耦合发现了有益效果。
图4描述了样品室的横截面图，其中空置线圈456经由旋转枢轴458与未耦合位置成45度角，示出了耦合模式下的线圈相对于主线圈的基本取向。较大的黑点(453)表示高频线圈的垂直元件。较小的黑点(454)表示X线圈的垂直元件(用于观测或照射31P-15N)。在圆圈450内包含B1磁场。B1磁场在456处(以及法拉第网屏450和高频线圈的垂直元件453之间)高度均匀。在图4中，空置线圈相对于主线圈的基本取向可以旋转，以使得空置线圈可以与主线圈部分地耦合。在该位置，从主线圈发出的磁通比主线圈前面的磁通更均匀。在本发明的各实施例中，1H至19F外部线圈的垂直元件453在位于法拉第屏450与高频线圈的垂直元件453之间时，对位置的敏感度较低。在本发明的一个实施例中，用于线圈的旋转枢轴458，可以用于根据需要通过约45度的旋转在耦合和非耦合分析之间切换。在本发明的一个实施例中，用于线圈的旋转枢轴458的轴，在可能发生物理干扰的区域中可以较细，由此减小对通常与探针的锁和X功能相关联的下绝缘体下方的部件产生的干扰。在本发明的替代实施例中，X线圈的垂直元件454可被调谐到13C。
图5是示出本发明的一个实施例中的构成空置线圈的各个片的刻度的照片的线条图。空置线圈458形成约4mm×18mm的矩形，由#18美国线规(AWG)无氧高导热(OFHC)铜线构成。示出的带有焊料的蓝宝石芯片电容器562由恒星蓝宝石芯片560构成，通过将边缘(旋转工具)打磨加工而成为最终想要的电容。
图6示出了根据本发明的一个实施例的组装在探针中的空置线圈和主线圈的图。在图6中，安装销452用于将两个氧化铝垂直杆455固定到封闭电感器环路的恒星芯片盖上，其中空置线圈458以及H至F线圈的垂直元件453也被示出。出乎意料的是，发现空置线圈458不需要为了在1％CHCl3(其中CHCl3信号的一半高度处的峰宽(Hz))、CHCl3信号的13C卫星的峰宽(Hz)、CHC13的13C卫星的第1/5的峰宽(Hz)为：0.48Hz-50％非自旋、4.55Hz-0.55％非自旋、8.83Hz-0.11％非自旋)上的良好的线形状而校正敏感性。观测到的优异效果是在空置线圈458不必为了良好的线形状而具有敏感性校正。
图7A是根据本发明的一个实施例的针对耦合模式的S(1,1)响应的、信号强度与频率的ADS(先进设计系统)曲线图。在图7A中，曲线图在对应于29.364dB的582.2MHz处具有最小值790。图7B是根据本发明的一个实施例的针对非耦合模式的S(1,1)响应的、信号强度与频率的ADS曲线图，其中L1和L2为15nH。图7B的信号强度—频率曲线图显示两个明确定义的最小值790、792。图7B在对应于24.402dB的564.5MHz处具有第一最小值790，在对应于24.915dB的600.0MHz处具有第二最小值792。两个线圈之间的耦合常数(k)由公式(1)给出：
k＝M/√(L1L2) 公式(1)
其中M是两个电感器之间的互感。图7A和图7B的比较给出k＝0.061。出乎意料的是，对于耦合常数来说这是较低的值。观测到的优异效果是电感耦合电路具有较小的耦合常数值。
此外，意外地发现线圈的效率与L2的大小无关。线圈的效率与L2的大小无关是观测到的一个有益效果。通过仅建立空置线圈的天然共振，随后调整主线圈的耦合系数和共振频率可以确保任何想要的响应行为。这些调整可以通过旋转空置线圈并使用用于调谐主共振器的标准机构来实现。
图14是对于给定空置频率的1H和19F的相对效率的曲线图。为了创建这个图，根据每个模式中的电流计算电路填充因子的平方根。然后将其用于确定每个模式的效率，其中“效率”是电路填充因子的平方根与整体(unity)的比较。接收信噪比和90度脉冲宽度值的倒数与填充因子的平方根成正比。相关的填充因子由采样共振器的填充因子和电路填充因子的乘积给出。与样品填充因子不同，电路填充因子取决于频率。然而，它与电路损耗或放大器耦合无关。当空置频率设定在19F和1H共振之间的一半时，两个电感器的效率等于1/√2(因为Q空置约等于Q主)。此外，可以看出，电路填充因子值的和是整体，但是，如已经提到的，感兴趣的NMR性质与电路填充因子的平方根成比例。从图14可以确定适当的空置频率，以便提供所需的探针性能比。
图14所示的性能与L2的大小无关。也就是说，通过仅建立空置线圈的天然共振，随后调整主线圈的耦合系数和共振频率可以确保任何期望的响应行为。这些调整可以通过旋转空置线圈并使用用于调谐主共振器的标准机构来实现。
表1示出了电容耦合线圈电路和电感耦合线圈电路的比较数据。在该比较中，除了高频信道中部件的值有很小差异外，用于高频信道的X信道、锁和匹配电路是相同的。出乎意料的是，在两个电路之间观测到，电感电路的性能比电容电路提高了约7～16％。电感电路的性能比电容电路提高了约7～16％，是非常好的效果。应该注意的是，这种差异显然有利于使用电感电路而非电容电路，因为由于大的化学位移带宽，19F的性能对于常规的NMR探针是至关重要的。类似的同时调谐的H/F电路的工作方式类似于Haase电路。在此，Haase电路的主要缺点是因耦合和非耦合两种模式的电容耦合电路中的损耗导致的性能损失。最值得注意的区别在于，从耦合模式向非耦合模式转移时，电容电路中的固有损耗不能被关断，但在磁耦合电路中，这些损耗基本上是可以被关断。在许多情况下，在HSQC实验中把19F去耦需要超过100KHz的去耦能力，即使对于绝热去耦序列也可能导致无理数量的功率。应该注意的是，本例中的电容电路设置为有利于1H而不是19F。这主要是因为大多数用户进行1H实验，而且高达8％的性能下降使得探针作为电感耦合的替代品缺乏吸引力。如果电容耦合探针被设置成在两个通道上损耗相同，则与调谐到要么1H要么19F的基本探针相比，每个通道上的耦合模式性能将下降约12％。在任一种情况下，由于上述原因，电容电路的性能显然无法等同于更无法与电感电路媲美。
图8A示出了根据本发明的一个实施例的、监测1H时操作的耦合模式的图。图8B示出了根据本发明的一个实施例的、监测1H时操作的非耦合模式的图。与使用电容耦合相比，使用磁耦合的一个不利效果可能是主线圈的RF均匀性可能会劣化。在图8A和8B中，810/90值对于操作的非耦合模式为72％，对于操作的耦合模式为67％。意外地发现，图8A和图8B的比较表明仅有少量的劣化，而对于现代脉冲序列如CRSIS II，其影响小到测不出来。与电容电路相比，一个有益效果是电感电路的劣化量很小。也就是说，对于所描述的电路的RF均匀性，810/90值仅降低约5％。重要的是，空置线圈对去耦模式下的探针的性能基本上没有影响。
由以下数据说明使用磁耦合产生常规高分辨率NMR的实用性。应该强调的是，无论是否存在空置线圈，探针的性能是相同的。空置线圈的添加考虑了按需提供的HFC实验。图9A示出了对2,2,3,3-四氟-1-丙醇把19F去耦了的1H的NMR光谱。图9B示出了对2,2,3,3-四氟-1-丙醇没有19F去耦的1H的NMR谱。图9B显示出优异的信噪比和优异的通用灵敏度。
图10A示出了对2,2,3,3-四氟-1-丙醇的有1H去耦的19F的NMR光谱。图10B示出了对2,2,3,3-四氟-1-丙醇的没有1H去耦的19F的NMR光谱。图10B显示出优异的信噪比和优异的通用灵敏度。
图11A示出了对2,2,3,3-四氟-1-丙醇的没有1H和19F去耦的13C的NMR光谱。图11B示出了对2,2,3,3-四氟-1-丙醇的有1H去耦的13C的NMR光谱。图11C示出了对2,2,3,3-四氟-1-丙醇的有19F去耦的13C的NMR光谱。图11B和图11C显示出优异的信噪比和优异的通用灵敏度。图11D示出了对2,2,3,3-四氟-1-丙醇的有1H和19F的去耦的13C的NMR谱。出乎意料的是，图11D也显示出优异的信噪比和优异的通用灵敏度。与电容电路相比，电感电路的一个优异效果是信噪比优异。与电容电路相比，电感电路的一个有益效果是优异的通用灵敏度。
图12A示出了在对2,2,3,3-四氟-1-丙醇同时把1H和13C去耦时监测19F的异核单量子相关(HSQC)实验。图12B示出了在对2,2,3,3-四氟-1-丙醇把13C去耦时监测19F的HSQC实验。图13A示出了在对2,2,3,3-四氟-1-丙醇同时把19F和13C去耦时监测1H的HSQC实验。图13B示出了在对2,2,3,3-四氟-1-丙醇把13C去耦时监测1H的HSQC实验。
在本发明的各实施例中，高分辨率NMR探针可以常规监测双核，以使用电感耦合共振器根据需要进行HFC实验。出乎意料的是，探针的性能方面不受使用电感耦合电路的影响。与使用电容电路相比，使用电感电路时的一个有益效果是对探针的性能方面没有影响。在本发明的各实施例中，高分辨率NMR探针可以常规地监测双核以进行HFX实验，其中X是任何低频带核。在本发明的各实施例中，高分辨率NMR探针可以常规地监测双核以对冷探针进行分析，而不会对探针的正常双宽带功能造成损失。在本发明的各实施例中，高分辨率NMR探针可以常规地监测19F和另一个核以进行氟化学分析。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈不与主线圈电容耦合，而是与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式；以及枢轴和/或分路器，其用来旋转和/或平移以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，其中主线圈相对于空置线圈旋转和/或平移。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈不与主线圈电容耦合，而是与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式；以及枢轴和/或分路器，其用来旋转和/或平移以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，其中主线圈和空置线圈中的较小的那一个线圈被旋转和/或平移。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；以及包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈不与主线圈电容耦合，而是与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式，其中调节空置线圈的频率以使空置线圈与主线圈耦合。
不是物理地移动空置线圈以使空置线圈从主线圈去耦，而是改变空置线圈的共振频率以从主线圈去耦。也就是说，空置线圈共振频率可以增加或减小以去耦。在这两种方法中，降低空置线圈频率会导致更大的损耗。在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括主线圈，主线圈用来使用用于检测1H的约14.2特斯拉、600MHz的磁体检测582.5MHz的核的主共振模式，其中19F在约564.5MHz共振；包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈不与主线圈电容耦合，而是与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式，其中空置线圈的较低频率被调节到约620MHz的下限和约900MHz的上限之间，以使空置线圈从主线圈去耦；空置线圈的频率被调节到约582MHz的下限和约583MHz的上限，以使空置线圈与主线圈耦合。当空置线圈与主线圈耦合时，“约”指±5％，只要主线圈频率可以被调整以补偿所选择的空置线圈频率。当空置线圈与主线圈去耦时，“约”指±10％，只要主线圈频率可以被调整以补偿所选择的空置线圈频率。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括主线圈，主线圈用来使用用于检测1H的约14.2特斯拉、600MHz的磁体检测582.5MHz的核的主共振模式，其中19F在约564.5MHz共振；包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈不与主线圈电容耦合，而是与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式，其中空置线圈的较低频率被调节到约620MHz的下限和约900MHz的上限之间，以使空置线圈从主线圈去耦；空置线圈的频率被调节到约582.25MHz的下限和约582.75MHz的上限，以使空置线圈与主线圈耦合。当空置线圈与主线圈耦合时，“约”指±5％，只要主线圈频率可以被调整以补偿所选择的空置线圈频率。当空置线圈与主线圈去耦时，“约”指±10％，只要主线圈频率可以被调整以补偿所选择的空置线圈频率。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括主线圈，主线圈用来使用用于检测1H的约14.2特斯拉、600MHz的磁体检测582.5MHz的核的主共振模式，其中19F在约564.5MHz共振；包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈不与主线圈电容耦合，而是与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式，其中空置线圈的较低频率被调节到约400MHz的下限和约540MHz的上限之间，以使空置线圈从主线圈去耦，空置线圈的频率被调节到约582.25MHz的下限和约582.75MHz的上限以使空置线圈与主线圈耦合。当空置线圈与主线圈耦合时，“约”指±5％，只要主线圈频率可以被调整以补偿所选择的空置线圈频率。当空置线圈与主线圈去耦时，“约”指±10％，只要主线圈频率可以被调整以补偿所选择的空置线圈频率。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；以及空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈不与主线圈电容耦合，而是与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式。
在本发明的一个实施例中，高分辨率核磁共振(NMR)探针包括：主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；以及包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈不与主线圈电容耦合，而是与主线圈电感耦合，且空置线圈裂分主共振模式；以及枢轴和/或分路器，其用来旋转和/或平移以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。当空置线圈与主线圈耦合时，“约”指±5％，只要主线圈频率可以被调整以补偿所选择的空置线圈频率。当空置线圈与主线圈去耦时，“约”指±10％，只要主线圈频率可以被调整以补偿所选择的空置线圈频率。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；包括空置线圈的空置线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，空置线圈裂分主共振模式；以及枢轴和/或分路器，其用来旋转和/或平移以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，还包括枢轴，其中该枢轴被配置成使空置线圈旋转和/或平移，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，还包括分路器，其中该分路器被配置为使空置线圈旋转和/或平移，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，还包括分路器，其中该分路器被配置成将空置线圈移动，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，还包括分路器，其中该分路器被配置为使主线圈平移，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及枢轴，其中该枢轴被配置为使空置线圈相对于主线圈定向，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，还包括分路器，其中该分路器被配置成将空置线圈平移，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；枢轴；其中该枢轴被配置为使空置线圈相对于主线圈定向，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦；以及分路器，其中该分路器被配置为使空置线圈平移，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，还包括金属网屏，其中金属网屏可以插入到空置线圈和主线圈之间，以使空置线圈与主线圈耦合或去耦。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，还包括金属网屏，其中金属网屏可以插入到空置线圈和主线圈之间，以使空置线圈与主线圈耦合或去耦，还包括分路器和/或枢轴，其中分路器或枢轴用来将金属网屏件插入到空置线圈和主线圈之间。
在本发明的一个实施例中，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，空置线圈在共振时具有在约430的下限和约450的上限之间的无加载电感(Qu)。
在本发明的一个实施例中，NMR系统包括高分辨率NMR探针，高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合，还包括金属网屏，其中金属网屏可以插入到空置线圈和主线圈之间，以使空置线圈与主线圈耦合或去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及相对于主线圈移动空置线圈以使空置线圈与主线圈电感耦合和/或去耦，以获得样品的两个或更多个核的NMR光谱。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场；以及相对于主线圈移动空置线圈以使空置线圈与主线圈电感耦合和/或去耦，以获得样品的两个或更多个核的NMR光谱。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、包括主线圈的主线圈电路和枢轴，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场，激发样品，以及相对于主线圈移动空置线圈以使空置线圈与主线圈电感耦合和/或去耦，以获得样品的两个或更多个核的NMR光谱。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、包括主线圈的主线圈电路和枢轴，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及相对于主线圈移动空置线圈以使空置线圈与主线圈电感耦合和/或去耦，以获得样品的两个或更多个核的NMR光谱，还包括使空置线圈相对于主线圈绕枢轴旋转以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，其中旋转使空置线圈相对于主线圈移动到正交位置。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、包括主线圈的主线圈电路和枢轴，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及相对于主线圈移动空置线圈以使空置线圈与主线圈电感耦合和/或去耦，以获得样品的两个或更多个核的NMR光谱，还包括使空置线圈相对于主线圈绕枢轴旋转以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，其中空置线圈相对于主线圈从正交位置旋转出来，以使空置线圈与主线圈耦合。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及相对于主线圈移动空置线圈以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，以获得样品的两个或多个核的NMR光谱，还包括使空置线圈移动以远离主线圈，以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及相对于主线圈移动空置线圈以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，以获得样品的两个或多个核的NMR光谱，还包括使主线圈移动以远离空置线圈，以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及相对于主线圈移动空置线圈以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，以获得样品的两个或多个核的NMR光谱，还包括使主线圈定向以远离空置线圈，以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及相对于主线圈移动空置线圈，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，以获得样品的两个或多个核的NMR光谱，还包括在主线圈和空置线圈之间插入金属网屏以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、包括主线圈的主线圈电路和枢轴，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场中；激发样品；以及相对于主线圈移动空置线圈，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，以获得样品的两个或多个核的NMR光谱，还包括使空置线圈相对于主线圈绕枢轴旋转以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法，包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、包括主线圈的主线圈电路和枢轴，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场中；激发样品；以及使空置线圈相对于主线圈绕枢轴旋转和/或平移，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，其中旋转使空置线圈相对于主线圈移动到正交位置。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法，包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、包括主线圈的主线圈电路和枢轴，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场中；激发样品；以及使空置线圈相对于主线圈绕枢轴旋转和/或平移，以使空置线圈与主线圈耦合和/或去耦，其中旋转使空置线圈相对于主线圈移动到正交位置，空置线圈相对于主线圈从正交位置旋转出来，以使空置线圈与主线圈耦合。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场中；激发样品；以及使空置线圈移动以远离主线圈，以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场中；激发样品；以及使主线圈移动以远离空置线圈，以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场中；激发样品；以及使主线圈定向以远离空置线圈，以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，从样品中同时获得两个或多个核的NMR光谱的方法包括以下步骤：提供样品；将样品引入高分辨率NMR探针中，该高分辨率NMR探针包括：包括空置线圈的空置线圈电路、和包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；将NMR探针引入磁场中；激发样品；以及在主线圈和空置线圈之间插入金属网屏，以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，一种用于使NMR系统适于测量双核的试剂盒，包括：包括空置线圈的空置线圈电路；以及包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合。
在本发明的一个实施例中，一种用于使NMR系统适于测量双核的试剂盒，包括：包括空置线圈的空置线圈电路；包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及枢轴，其中通过相对于主线圈绕枢轴旋转空置线圈，而使空置线圈从主线圈电感去耦。
在本发明的一个实施例中，一种用于使NMR系统适于测量双核的试剂盒，包括：包括空置线圈的空置线圈电路；包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；以及金属网屏，其安装在分路器上并用来插入在主线圈和空置线圈之间以使空置线圈从主线圈去耦。
在本发明的一个实施例中，一种用于使NMR系统适于测量双核的试剂盒，包括：包括空置线圈的空置线圈电路；包括主线圈的主线圈电路，其中空置线圈与主线圈电感耦合；枢轴，其中通过相对于主线圈绕枢轴旋转空置线圈，而使空置线圈从主线圈电感去耦；以及安装在分路器上的金属网屏，其中分路器用来插入在主线圈和空置线圈之间以使空置线圈从主线圈去耦。
虽然通过所描述的示例已经说明了系统、方法和装置，而且已经相当详细地描述了示例，但是申请人的意图并不是将所附权利要求的范围限制或以任何方式限制于这些细节。为了描述本文提供的系统、方法和装置，当然不可能描述部件或方法的每个能够想到的组合。其它优点和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明在其更广泛的方面不限于示出和描述的具体细节、代表性系统、方法或装置以及说明性示例。因此，在不脱离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。因此，本申请旨在包含落在所附权利要求书的范围内的各种改变、修改和变化。此外，前面的描述并非用来限制本发明的范围。相反，本发明的范围由所附权利要求书及其等同物来确定。
表1：改进的OneNMR探针中的电容、电感和常规电路的性能数据(其中常规是指未改进的OneNMR探针)
其中，a：瓦；b：×10-6秒；c：0.1％乙苯；d：0.05％三氟甲苯；e：电路号；NA＝不适用。

Claims (45)

1.一种高分辨率核磁共振NMR探针，包括：
主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；
包括空置线圈的空置线圈电路，其中所述空置线圈不与所述主线圈电容耦合，而是与所述主线圈电感耦合，且所述空置线圈裂分所述主共振模式；以及
第一枢轴和/或第一分路器，其用来旋转和/或平移以使所述空置线圈与所述主线圈耦合和去耦。
2.根据权利要求1所述的NMR探针，其中所述第一枢轴使所述空置线圈相对于所述主线圈定向。
3.根据权利要求1或2所述的NMR探针，其中，所述空置线圈绕所述第一枢轴旋转。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的NMR探针，其中，所述空置线圈在所述第一分路器上移动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的NMR探针，其中，所述空置线圈在所述第一分路器上旋转。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的NMR探针，其中，所述空置线圈在所述第一分路器上平移。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的NMR探针，还包括金属网屏，其中所述金属网屏插入到所述空置线圈和所述主线圈之间，以使所述空置线圈与所述主线圈耦合和/或去耦。
8.根据权利要求7所述的NMR探针，还包括第二分路器和/或第二枢轴，其中所述第二分路器和/或所述第二枢轴使所述金属网屏在所述空置线圈和所述主线圈之间定向。
9.根据权利要求8所述的NMR探针，其中所述金属网屏绕所述第二枢轴旋转，以在所述空置线圈和所述主线圈之间移动所述金属网屏。
10.根据权利要求8所述的NMR探针，其中所述第二分路器使所述金属网屏在所述空置线圈和所述主线圈之间移动。
11.根据权利要求8所述的NMR探针，其中所述第二分路器使所述金属网屏在所述空置线圈和所述主线圈之间旋转。
12.根据权利要求8所述的NMR探针，其中所述第二分路器使所述金属网屏在所述空置线圈和所述主线圈之间平移。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的NMR探针，其中所述空置线圈在共振时具有下限为约430、上限约为450的无加载电感Qu。
14.一种核磁共振NMR系统，包括根据权利要求1至13中任一项所述的NMR探针。
15.一种从样品中同时获得两个或多个核的核磁共振NMR光谱的方法，包括以下步骤：
接收样品；
将样品引入NMR探针，该NMR探针包括：
主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；和
包括空置线圈的空置线圈电路，其中所述空置线圈不与所述主线圈电容耦合，而是与所述主线圈电感耦合；
将所述NMR探针引入磁场；
用Larmor频率的RF脉冲激发所述样品；以及
相对于所述主线圈移动所述空置线圈，以使所述空置线圈与所述主线圈电感耦合，其中所述空置线圈裂分所述主共振模式以获得所述样品的两个或更多个核的NMR谱。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：相对于所述主线圈移动所述空置线圈以使所述空置线圈从所述主线圈去耦，以获得所述主共振模式的NMR谱。
17.根据权利要求15或16所述的方法，还包括：使所述空置线圈相对于所述主线圈绕枢轴旋转，以使所述空置线圈与所述主线圈耦合和/或去耦。
18.根据权利要求17所述的方法，其中旋转使空置线圈相对于主线圈移动到正交位置。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中所述空置线圈相对于所述主线圈从正交位置旋转出来，以使所述空置线圈与所述主线圈耦合。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，还包括：使所述空置线圈移动以远离所述主线圈，以使所述空置线圈从所述主线圈去耦。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，还包括：在所述主线圈和所述空置线圈之间插入金属网屏，以使所述空置线圈从所述主线圈去耦。
22.一种从样品中同时获得两个或多个核的核磁共振NMR光谱的方法，包括以下步骤：
接收样品；
将样品引入NMR探针，该NMR探针包括：
主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；
包括空置线圈的空置线圈电路，其中所述空置线圈不与所述主线圈电容耦合，而是与所述主线圈电感耦合；以及
第一枢轴和/或第一分路器，其用来旋转和/或平移以使所述空置线圈与所述主线圈耦合和去耦；
将所述NMR探针引入磁场；
用Larmor频率的RF脉冲激发所述样品；以及
相对于所述主线圈移动所述空置线圈以使所述空置线圈与所述主线圈电感耦合，其中所述空置线圈裂分所述主共振模式以获得所述样品的两个或更多个核的NMR谱。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括：相对于所述主线圈移动所述空置线圈以使所述空置线圈从所述主线圈去耦，以获得所述主共振模式的NMR谱。
24.根据权利要求22或23所述的方法，还包括：使所述空置线圈相对于所述主线圈绕枢轴旋转，以使所述空置线圈与所述主线圈耦合和/或去耦。
25.根据权利要求24所述的方法，其中旋转使空置线圈相对于主线圈移动到正交位置。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，其中所述空置线圈相对于所述主线圈从正交位置旋转出来，以使所述空置线圈与所述主线圈耦合。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的方法，还包括：使所述空置线圈移动以远离所述主线圈，以使所述空置线圈从所述主线圈去耦。
28.根据权利要求22至27中任一项所述的方法，还包括使所述主线圈移动以远离所述空置线圈，以使所述空置线圈从所述主线圈去耦。
29.根据权利要求22至28中任一项所述的方法，还包括：在所述主线圈和所述空置线圈之间插入金属网屏，以使所述空置线圈从所述主线圈去耦。
30.一种用于使NMR系统适于测量双核的试剂盒，包括：
NMR探针，该NMR探针包括：
主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；
包括空置线圈的空置线圈电路，其中所述空置线圈不与所述主线圈电容耦合，而是与所述主线圈电感耦合，且所述空置线圈裂分所述主共振模式；
以及第一枢轴和/或第一分路器，其用来旋转和/或平移以使所述空置线圈与所述主线圈耦合和去耦；以及
用于将样品插入NMR探针中并将NMR探针插入NMR光谱仪的说明书。
31.根据权利要求30所述的试剂盒，其中所述NMR探针还包括金属网屏。
32.一种高分辨率核磁共振NMR探针，包括：
主线圈电路，其包括用来检测核的主共振模式的主线圈；以及
包括空置线圈的空置线圈电路，其中所述空置线圈不与所述主线圈电容耦合，而是与所述主线圈电感耦合，且所述空置线圈裂分所述主共振模式。
33.根据权利要求32所述的NMR探针，还包括第一枢轴，其中所述第一枢轴使所述空置线圈相对于所述主线圈定向。
34.根据权利要求32或33所述的NMR探针，还包括第一枢轴，其中所述空置线圈绕所述第一枢轴旋转。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的NMR探针，还包括第一分路器，其中所述空置线圈在所述第一分路器上移动。
36.根据权利要求32至35中任一项所述的NMR探针，还包括第一分路器，其中所述空置线圈在所述第一分路器上旋转。
37.根据权利要求32至36中任一项所述的NMR探针，还包括第一分路器，其中所述空置线圈在所述第一分路器上平移。
38.根据权利要求32至37中任一项所述的NMR探针，还包括金属网屏，其中所述金属网屏可以插入到所述空置线圈和所述主线圈之间，以使所述空置线圈与所述主线圈耦合和/或去耦。
39.根据权利要求38所述的NMR探针，还包括第二分路器和/或第二枢轴，其中所述第二分路器和/或所述第二枢轴使所述金属网屏在所述空置线圈和所述主线圈之间定向。
40.根据权利要求39所述的NMR探针，其中所述金属网屏绕所述第二枢轴旋转，以在所述空置线圈和所述主线圈之间移动所述金属网屏。
41.根据权利要求39所述的NMR探针，其中所述第二分路器使所述金属网屏在所述空置线圈和所述主线圈之间移动。
42.根据权利要求39所述的NMR探针，其中所述第二分路器使所述金属网屏在所述空置线圈和所述主线圈之间旋转。
43.根据权利要求39所述的NMR探针，其中所述第二分路器使所述金属网屏在所述空置线圈和所述主线圈之间平移。
44.根据权利要求32至43中任一项所述的NMR探针，其中所述空置线圈在共振时具有下限为约430、上限约为450的无加载电感Qu。
45.一种核磁共振NMR系统，包括根据权利要求32至44中任一项所述的NMR探针。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6677745B2 (ja) 2015-04-15 2020-04-08 日本電子株式会社 磁気結合の高分解能核磁気共鳴プローブおよび使用法
WO2017159676A2 (en) 2016-03-14 2017-09-21 Jeol Ltd., Inductive coupling in multiple resonance circuits in a nuclear magnetic resonance probe and methods of use
US10637444B1 (en) * 2018-12-21 2020-04-28 Northrop Gruman Systems Corporation Near field RFID probe with tunning
US11726152B1 (en) 2022-08-26 2023-08-15 Jeol Ltd. Solid sample magnetic coupling high resolution nuclear magnetic resolution probe and method of use

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5243289A (en) * 1991-08-09 1993-09-07 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Multiply-tuned probe for magnetic resonance imaging or spectroscopy
US5483163A (en) * 1993-08-12 1996-01-09 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services MRI coil using inductively coupled individually tuned elements arranged as free-pivoting components
CN1221493A (zh) * 1996-06-03 1999-06-30 赛缪尔·罗兹尼特斯基 用于核磁共振(nmr)和磁共振图象(mri)设备的天线系统
US20010033165A1 (en) * 2000-01-05 2001-10-25 National Research Council Of Canada Multiple tunable double ring surface coil with high B1 homogeneity
CN1351255A (zh) * 2000-10-31 2002-05-29 株式会社岛津制作所 核磁共振装置
CN101082660A (zh) * 2006-06-02 2007-12-05 西门子公司 用于磁共振设备的双共振线圈装置
CN101263397A (zh) * 2005-08-05 2008-09-10 凡利安股份有限公司 轴向受约束的nmr rf探针线圈
CN101315416A (zh) * 2007-05-31 2008-12-03 株式会社日立制作所 磁场线圈以及磁共振摄像装置
US20110025326A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Zens Albert P Dual-use nmr probe
JP2015503431A (ja) * 2012-01-17 2015-02-02 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Ｍｒ画像生成のためのマルチ共振ｔ／ｒアンテナ
CN104483641A (zh) * 2014-12-19 2015-04-01 中国科学院武汉物理与数学研究所 电子-核双共振谐振器

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3789832A (en) 1972-03-17 1974-02-05 R Damadian Apparatus and method for detecting cancer in tissue
US4301410A (en) 1979-09-28 1981-11-17 International Business Machines Corporation Spin imaging in solids using synchronously rotating field gradients and samples
US4398149A (en) 1981-02-02 1983-08-09 Varian Associates, Inc. NMR Probe coil system
US4549136A (en) 1983-04-07 1985-10-22 Varian Associates, Inc. Controlled susceptibility plugs
US4517516A (en) 1983-04-08 1985-05-14 Varian Associates, Inc. NMR Probe coil form structure
US4609872A (en) 1984-08-10 1986-09-02 General Electric Company NMR multiple-echo phase-contrast blood flow imaging
US4654592A (en) 1985-01-14 1987-03-31 Varian Associates, Inc. Concurrent NMR analysis of multiple samples
US4654593A (en) 1985-02-13 1987-03-31 University Of Cincinnati Method for chemical and tomographic analysis of a moving object by nuclear magnetic resonance
US4751465A (en) 1987-04-30 1988-06-14 Varian Associates, Inc. Spurious resonance control for NMR observe coils
US4947120A (en) 1988-02-05 1990-08-07 Massachusetts Institute Of Technology Quantitative nuclear magnetic resonance imaging of flow
US4833412A (en) 1988-04-08 1989-05-23 Varian Associates, Inc. Double tuned circuit for distributed lumped capacitance observe coils
US5227724A (en) 1991-06-06 1993-07-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulsed-gradient spin diffusion NMR method
USH1218H (en) 1992-05-06 1993-08-03 NMR imaging with varying spatial coupling
JP4041293B2 (ja) * 2001-07-19 2008-01-30 日本電子株式会社 多重共鳴用ｎｍｒプローブ
US7088102B1 (en) 2005-03-03 2006-08-08 Varian, Inc. Rapid sample multiplexing
WO2007003218A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Commissariat A L'energie Atomique Apparatus for high-resolution nmr spectroscopy and/or imaging with an improved filling factor and rf field amplitude
US7352185B1 (en) 2006-11-22 2008-04-01 Varian, Inc. Multi-functional NMR probe
JP2008154933A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Toshiba Corp 高周波コイル及び磁気共鳴撮像装置
US8217653B2 (en) * 2008-02-21 2012-07-10 Regents Of The University Of Minnesota Multi-channel RF coil system with multi-channel RF coil transceiver detecting more than one frequency at the same time for magnetic resonance imaging systems and methods
US8049501B2 (en) * 2008-04-11 2011-11-01 General Electric Company Multi-frequency RF coil
JP2009276340A (ja) * 2008-04-16 2009-11-26 Jeol Ltd Ｎｍｒプローブ
WO2010018535A1 (en) 2008-08-14 2010-02-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-channel rf-transmit (multix) tem coil array with non-radiating inductive stripline decoupling
US7557578B1 (en) 2008-08-29 2009-07-07 Varian, Inc. Low loss NMR sample holder
US8779768B2 (en) 2012-06-12 2014-07-15 The Florida State University Research Foundation, Inc. NMR RF probe coil exhibiting double resonance
JP6677745B2 (ja) 2015-04-15 2020-04-08 日本電子株式会社 磁気結合の高分解能核磁気共鳴プローブおよび使用法
WO2016179523A1 (en) 2015-05-06 2016-11-10 The Regents Of The University Of California Apparatus and method for nuclear magnetic resonance utilizing dynamic nuclear polarization

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5243289A (en) * 1991-08-09 1993-09-07 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Multiply-tuned probe for magnetic resonance imaging or spectroscopy
US5483163A (en) * 1993-08-12 1996-01-09 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services MRI coil using inductively coupled individually tuned elements arranged as free-pivoting components
CN1221493A (zh) * 1996-06-03 1999-06-30 赛缪尔·罗兹尼特斯基 用于核磁共振(nmr)和磁共振图象(mri)设备的天线系统
US20010033165A1 (en) * 2000-01-05 2001-10-25 National Research Council Of Canada Multiple tunable double ring surface coil with high B1 homogeneity
CN1351255A (zh) * 2000-10-31 2002-05-29 株式会社岛津制作所 核磁共振装置
CN101263397A (zh) * 2005-08-05 2008-09-10 凡利安股份有限公司 轴向受约束的nmr rf探针线圈
CN101082660A (zh) * 2006-06-02 2007-12-05 西门子公司 用于磁共振设备的双共振线圈装置
CN101315416A (zh) * 2007-05-31 2008-12-03 株式会社日立制作所 磁场线圈以及磁共振摄像装置
US20110025326A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Zens Albert P Dual-use nmr probe
JP2015503431A (ja) * 2012-01-17 2015-02-02 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Ｍｒ画像生成のためのマルチ共振ｔ／ｒアンテナ
CN104483641A (zh) * 2014-12-19 2015-04-01 中国科学院武汉物理与数学研究所 电子-核双共振谐振器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DONGHOON LEE等: "In vivo absolute quantification for mouse muscle metabolites using an inductively coupled synthetic signal injection method and newly developed 1H/31P dual tuned probe", 《JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING》 *
袁国玉: "可调谐射频磁探针的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *

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